JPS6224959A - フロ−テイング式ツ−ル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、ロボット、自動機などを利用してパリ取り
、研摩作業などを行なう際に使用するフローティング式
ツールに関する。

〈従来の技術〉 従来より、ロボットにグラインダー等のツールをクラン
プさせて、ワークのパリ取り、研摩作業などを行なって
いる。この場合、ワークをそのプロフィールに沿って仕
上げる必要があるため、ツールを一方向にフローティン
グ、つまり移動自在に支持して、そのツールの押し付は
方向の姿勢をロボットで制御している。また、ツールを
２次元つまり平面的にフローティングして、その回りを
バネなどで支持し、平面内においてはツールの押し付は
方向の姿勢の制御をしなくても、パリ取りや研摩作業を
できるようにしたものもある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記従来のツールを一方向にのみフロー
ティングする方式では、押し付は方向が一方向であるた
めツールの押し付は方向の姿勢をロボットできめ細かく
制御しなければならず、加工速度を上げることができず
、加工能率が悪いという問題があった。また、このよう
な一方向のみのフローティング式ツールを自動機に装着
して加工する場合には、ツールの姿勢制御のため、自動
機の軸の数が多く必要であるという問題がある。

また、ツールを平面的にフローティング支持し、その回
りをスプリングで支持するフローティング式ツール装置
では、ツールの変位量によりバネの押し付は力が変化し
、パリ取りや研摩作業などを精度高く仕上げることがで
きないという問題がある。

そこで、この発明の目的は、２次元的に作動体をフロー
ティング支持して、姿勢制御の必要性を少なくして、高
速作業を可能にし、かつ、一定ストローク内において、
略一定の押し付は力を得て、精度の高い加工が可能なフ
ローティグ式ツールを提供することにある。

〈問題点を解決するための手段〉 上記問題点を解決するため、この発明のフローティング
式ツールは、第１図に例示するように、ガイド部材（１
２）に案内されて２次元的に自在に移動する作動体（１
）と、上記作動体（１）を取り囲み、内部に気体が封入
された輪状の弾性体（１６）と、上記輪状の弾性体（１
６）と上記作動体（１）との間に配置されて上記弾性体
（■６）の復元力を受けて作動体（１）を押圧すると共
に、上記作動体（１）を押圧する方向の移動量がストッ
パー部で規制される複数の抑圧子（２３）とを備えたこ
とを特徴としている。

く作用〉 ガイド部材（１２）で２次元的にっまりＸ−Ｙ平面に沿
って移動自在に支持された作動体（１）が図示しないワ
ークからの力を受けて変位すると、気体が封入された輪
状の弾性体（１６）は押圧子（［３，１３゜・・・）を
介して圧縮される。そうすると、弾性体（１＆）内の気
体の復元力により押圧子は作動体（１）を押圧する。こ
の弾性体（１６）内の気体によるの復元力は、バネなど
と異なり変位量に応じて直線的に増大するものではない
から、作動体（１）に対して、略一定の押し付は力を与
えることになり、一定ストローク内において一定の押し
付は力を得ることができる。しかも、作動体（１）に対
する押し付は方向がＸ−Ｙ平面上で任意に取れるため、
作動体（１）の押し付は方向つまりツール姿勢を制御す
る必要がなくなる。

〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図において、（１）は作動体であるグラインダーで
先端に砥石（２）を備える。上記グラインダー（１）に
は軸に直角に伸びるフランジ（５）　、　（６）を備え
る。上記フランジ（５）とフランジ（６）とは上下に一
定間隔をあけて配置している。上記下方のフランジ（５
）の下面を枠体（７）の屈曲した下部（７ａ）にスラス
ト玉軸受け（８）により支持してい・る。一方、上記上
方のフランジ（６）の上方に突出した環状部（６ａ）内
にはスラスト玉軸受け（１１）を装着し、このスラスト
玉軸受け（１１）を、枠体（７）の上面にボルト（１３
）により固定したガイド部材（１２）の下面に摺接させ
ている。したがって、上記グラインダー（１）はスラス
ト玉軸受け（８）、（１１）を介して枠体（７）の下部
（７ａ）とガイド部材（１２）により上下から挾まれ、
Ｘ−Ｙ平面に沿って移動自在になっている。

一方、上記ガイド部材（（２）の中央の孔（１２ａ）内
には、グラインダー（１）の上部（ｌａ）を配置してい
る。上記ガイド部材（１２）の上部外側には輪状の切欠
（１５）を設け、この切欠（１５）に輪状の弾性体であ
るドーナツ形のエアチューブ（１６）を配置している。

したがってエアチューブ（１６）はグラインダー（１）
の上部（１ａ）を取り囲むことになる。上記エアチュー
ブ（１６）をケース（１７）でカバーし、ケース（１７
）に設けた孔（１７ａ）からエア供給部（１８）を突出
させている。

一方、上記グラインダー（１）の上部（１ａ）とエアデ
ユープ（１６）との間のガイド部材（１２）の部分には
、段付孔（２１）を放射状等間隔に８ケ所に設けている
。

上記段付孔（２１）の大径部にはスライドブツシュ（２
２）を嵌め込んでいる。上記スライドブツシュ（２２）
には、夫々、抑圧子（２３）の大径部（２３ａ）を摺動
を自在に嵌合し、押圧子（２３）の先端の小径部（２３
ｂ）は第２図に示すようにグラインダー（１）の上部（
ｌａ）に８方から当接可能にし、また後端の中径部（２
３ｃ）はエアチューブ（１６）により押圧されるように
している。上記押圧子（２３）は段付孔の（２１）の段
部すなわちストッパー部（２４）に大径部（２３ａ）が
当接して、押圧子（２３）の先端（２３ｂ）か中央の孔
（１２ａ）内に一定量以上突出できないようになってい
る。

一方、上記グラインダー（１）のフランジ（５）よりも
若干上部にはリング（２６）と（２７）で渦巻きバネ（
２５）の一端を固定し、この渦巻きバネ（２５）により
グラインダー（１）の回転反力を受けるようにしている
。この渦巻きバネ（２５）のバネ力は軽作業のときは弱
くし、高トルクの重作業のときは強くする。

この渦巻きバネ（２５）はグラインダーのＸ−Ｙ平面に
沿っての移動に対してはできるだけ抵抗を与えないよう
にしている。なお、（２９）はグラインダー（１）のエ
ア供給孔である。

上記構成のグラインダー（１）を作動して、砥石（２）
を図示しないワークに押し付けて加工するとする。この
ときグラインダー（１）はガイド部材（１２）および枠
体（７）の下部（７ａ）にスラスト玉軸受け（８゜１１
）を介して上下からＸ−Ｙ平面に沿って移動自在に支持
されているので、従来の一方向のフローティング方式の
ものに比べて、姿勢制御を一軸分省略して、ワークの°
プロフィールに沿って研摩作業を行なうことができる。

このときグラインダー（１）はＸ−Ｙ平面にｌｅつてフ
ローティングされているので、Ｘ−Ｙ平面内の押し付は
方向の姿勢の制御をする必要がなく、加工速度を一速め
ることができる。

また、このフローティング式ツールはワークに対する一
定範囲の押し付はストローク内において略一定の押し付
は力を得ることができる。以下、これを第３図に基づい
て説明する。

中心位置Ｃにあったグラインダー（１）かＸ方向のワー
クＷに対する押し付けにより、第３図中二点鎖線で示す
位置に移動したとする。そうすると、第２．３図中Ａ、
Ｂ、Ｃ，Ｄの位置にある押圧子（２３゜２３、・りがグ
ラインダー（１）の上部（１ａ）を押圧し、それらと反
対側の押圧子（２３，２３，・りはストツノク一部（２
４）で止められてグラインダーの上部（１ａ）と離間す
る。上記Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄの位置にある押圧子（２３゜２
３、・・・）の合成力がワークＷに対するグラインダー
（１）の押圧力になる。いま、押し付は方向がＣの位置
にある押圧子（２３）の方向に対してαの角度で押圧し
ているとする。一つのエアチューブ（１６）内の気体の
圧力は同じであるので、全ての押圧子（２３，２３，・
・・）に対する復元力は略同じになる。各押圧子（２３
）の復元力をＦとすると、この復元力Ｆを持つＡ、Ｂ、
Ｃ，Ｄ点における押圧子のＸ−Ｙ成分を合成したものが
グラインダー（１）の押圧力となる。この各点Ａ、Ｂ、
Ｃ，Ｄでの抑圧子（２３，２３，・・・）の押圧力すな
わちワークＷの反力のＸ−Ｙ成分は次のようになる。

となる。

Ｘ方向のトータル押し付は力 Ｆｘ＝Ａｘ＋Ｂｘ＋Ｃｘ＋Ｄｘ。

＝−Ｆ（ｓｉｎα＋ｃｏｓ（４５”　−α）＋ｃｏｓα
＋５ｉｎ（４５’　−α））　　　　　　　　　−−（
１）Ｙ方向のトータル押し付は力 Ｆｙ＝Ａｙ＋Ｂｙ＋Ｃｙ十Ｄｙ ＝　Ｆ　（ｃｏｓ　ａ　＋　ｓ　１ｎ（４５°−７り−
５ｉｎα−ｃｏｓ（４５°−α））　　　　　　　　・
・・・（２）となる そして、上記（１）、（２）式において偏角αに次の値
を各々入れると次のようになる。

Ｘ方向のトータル押し付は力 α＝０°の時　　　　２．４１４Ｆ　　　（最小）α＝
１１．２５°　〃　　２．５６Ｆ α−２２，５６Ｃ〃　　２．６１３Ｆ　　　（最大）α
−４５６Ｃ〃　　２．４１４Ｆ 最大変化率は（２，６１３−２，４１４）／２．４１４
＃０．０ｇとなり、８％以内となる。なお、円周等分数
を増せば、変化率はさらに少なくなる。

Ｙ方向のトータル押し付は力 α−〇°の時　　　　Ｆ　　　　　　　（最大）α＝１
１．２５の時　０．５Ｆ’ α＝２２．５°　〃　　　ｏ　　　　　　　（最小）α
＝４５６Ｃ〃−Ｆ 故に、Ｙ方向の押し付は力は最大±Ｆとなる。

以上の結果により、グラインダー（１）の押し付は力（
反力）としては、その変化が８％以内になることが分か
り、略一定の押し付はカが得られることが分かる。

なお、エアチューブ（１６）の張力にょる反力、渦巻き
バネ（２５）にょる反力は、できるだけ小さいものにす
るのが好ましい。

以上の解析によりエアチューブ（１６）内の気体の復元
力を利用し、一定ストローク範囲内において片側の押圧
子（２３，２３，・・・）で押圧しているので、略一定
の押し付はカでワークを押し付けることができる。した
がって、精度の高い加工ができる。また、各々独立す押
圧子（２３，２３，２３，２３）を気体が封入された一
つのエアチューブ（１６）で押圧するので、各押圧子（
２３）の押付力は同じになり、かつコンパクトになる。

上記実施例では作動体としてグラインダーを用いたが、
これに限るものではなく、フローティングをさせる工具
であるならばどのようなものであってもよい。

以上本発明の一実施例を説明したが、他の実施例を第４
図に基づき説明する。

第４図の実施例では、第１図の渦巻きバネ（２５）に代
えて、枠体（７）下端にツヤバラ（５０）を設けている
。これによりグラインダー（１）の回転反力を受ける他
、防塵効果が得られるようにしている。

なお、（５１）、（５２）は止メバンドである。またエ
アチューブ（１６）の構造も一部変更しである他、スラ
スト軸受け（８）、（ｔｔ）の摺動抵抗を調整できるよ
うに、ガイド部材（１２）とは別に、調圧プレート（５
３）、調整ボルト（５４）を設けている。

〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明によれば、気体が封
入された輪状の弾性体の復元力を受ける内側に配置した
抑圧子で作動体を押圧し、かつ押圧子の移動量をストッ
パー部で規制しているので、簡単かつコンパクトな構造
で一部ストローク内において略一定の押し付は力を得る
ことができる。

また、作動体をガイド部材によって平面に沿って移動自
在にフローティングしているので、作動体の押し付ける
方向をフローティングした平面内において制御する必要
がなく、加工速度を速くすることができ、かつロボット
やアームの軸の数を１つ省略することができ、安価なロ
ボットや自動機を用いてもパリ取りや研摩作業などをワ
ークのプロフィールに沿って精度高く行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の断面図、第２図は第１図
の平面図、第３図は押し付は力が略一定になることを説
明するための模式図、第４図はこの発明の他の実施例の
断面図である。 （１）・・・作動体、（５）　、　（６）・・・フラン
ジ、（８）、（１１）・、。 スラスト玉軸受け、（１２）・・・ガイド部材、（１６
）・・・エアチューブ、（２３）・・・押圧子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガイド部材に案内されて２次元的に自在に移動す
   る作動体（１）と、 上記作動体（１）を取り囲み、内部に気体が封入された
   輪状の弾性体（１６）と、 上記輪状の弾性体（１６）と作動体（１）との間に配置
   されて、上記弾性体（１６）の復元力を受けて作動体（
   １）を押圧すると共に、上記作動体（１）を押圧する方
   向の移動量がストッパー部で規制される複数の押圧子（
   ２３）とを備えたことを特徴とするフローティング式ツ
   ール。